船用ALFA-LAVAL真空抽滤造水机结垢原因分析及处理方法

第25卷第6期2012年12月中国修船CHI NA SHI PREPAI RV01．25 No．6Dee．2012船用ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机结垢原因分析及处理方式刘 昕，黄进明( 中国卫星海上测控部，江苏南京214431)摘要：文章论述了影响船用ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机产水量的原因，重点对结垢的机理进行探讨，并结合实践总结了除垢的主要方式。关键词：真空蒸馏造水机；结垢；方法中图分类号：U672 文献标志码：C 文章编号：1001—8328( 2012) 06—0028—03Abstract：In the thesi s，the factors that i nfl uence the capaci ty of vacuum-di sti l l freshwater generator were ex—pati ated on船 冷凝 真空，thereasons of concreti on wereanal yzedand thedi sposi ngmethods ofgetti ng ri dof concreti on weregotten。

Key words：vacuum—di sti l lfreshwatergenerator；concreti on；methodO前言远洋船舶在航行中，每天要耗费大量淡水，以满足船舶动力设施运行及船员生活的还要。由于船用锅炉及燃油分油机等设施工作环境的特殊性，其工作用水对含盐量有严苛的规定，而真空蒸馏造水机产水品质高，能完全满足上述设施用水的严苛规定，因此，船用真空蒸馏造水机运行工况好坏直接关系到船只远洋航行的安全性。某式远洋船舶共有2台ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机，额定造水量20∥ 天，2008年开始正常运行，如表l 、表2所示。2010年初2台真空蒸馏造水机均出现产水量减少的现象，1。、24板式造水机产水量分别从额定20L／天增加至12 t／天和9 t／天，这帮船舶设备工作用水保障带来了巨大的困难，由于真空蒸馏式造水机是在真空环境下蒸发、冷凝海水形成淡水，因此蒸发器结垢是其造水量减少的主要因素，经过前期的分析，2台造水机产水量减少的原因均为造水机结垢，所以预测结垢的诱因，总结结垢的处置方式对远洋船舶的用水保障具有重要含义。表1 14板式造水机造水量变化情况造水量／(t／天)}2019 1612表2 24板式造水机造水量变化情况造水量／(t／天)l20 18 14 91真空蒸馏造水机的工作原理1．1板式造水机的结露原理ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机的主要组件有：壳体、蒸发器、冷凝器、海水泵、淡水泵、喷射泵等。

海水通过海水泵抽入底座，再由喷射泵抽出形成真空，当真空度超过90％以上后，将热媒水管路打开，热媒水处于蒸发器内，因为这时的真空度较大，大量的海水在瞬间蒸发，蒸汽向上进入冷凝器冷凝产生淡水，产出的淡水由淡水箱抽出。在淡水泵出口有盐度计，当出水温度高于8 Ixg／g时，出水不进舱，回造水机继续循环产水。出水温度高于8恤s／g时，产出的淡水被注入淡水舱。1．2与主机管路连接关系如图1所示，ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机作者简介：刘昕( 1985一) ，男，陕西乾县人，工程师，大学本科，主要从事动力平台及制冷系统的研究及管理。· 28·万方数据2012年第6期刘昕，等：船用ALFA—LAVAL真空蒸馏造水机结垢原因分析及处理方式第25卷以主机高温淡水作为热媒水，主机高温淡水出机后，经过91℃恒温阀到达水机。在低温淡水系统管道上，板式造水机与一个手动碟阀相串联，起旁通作用，通过调节该泵的开度，来控制进入板式造水机的低温水量，从而调节板式造水机的咸度和产径流。盐度计 淡水泵图1板式造水机与主机管路连接关系图2影响真空蒸馏造水机产水量的主要原因1) 热媒水流量。

①热媒水流量降低。热媒水流量偏低，造成板式造水机蒸发器的湿度相对降低，蒸发器中海水蒸发速度加速，水蒸气温度太高，大大提高板式造水机内部气压，影响冷凝速度，从而妨碍产水量。同时长时间在降低转速下运行的蒸发器容易潮解，影响热传递，蒸发量大大降低，使产径流大大降低。热媒水气压过低还可导致海水过度饱和蒸发，部分盐离子随着蒸气进入冷凝器，使产水水质下降，严重时能制约产径流。②热媒水流量过高。热媒水流量偏低，造成板式造水机蒸发器的湿度相对偏低，蒸发器中海水的蒸发速率大大降低，进入冷凝器的蒸气变少，产水量也大大降低。2) 真空度。板式造水机真空度的正常值要高于90％，如果真空度偏低，相对的海水汽化温度将持续增加，在相同的热媒水条件下，蒸发器中海水的蒸发速率大大降低，进入冷凝器的蒸气变少，产水量也大大降低。、3) 冷凝器故障。冷凝器的海水侧脏堵船 冷凝 真空，将影响冷凝效果，产水量将变小。冷凝器发生爆燃会导致海水侵入到冷凝侧，混杂在产出的淡水中，产出的淡水会由于温度降低，而回流到板式造水机内部，重新循环，直接导致产水量变为0。4) 蒸发器故障。长时间使用板式造水机后，蒸发器容易造成积碳，附着在蒸发器表面的长期污垢影响了热传导，造成蒸发器中海水的蒸发速率大大降低，进入冷凝器的蒸气变少，产水量也大大降低。

板式造水机故障的统计数据说明，蒸发器结垢发生数量众多，因此，下文将重点阐述真空蒸馏造水机结垢的成因及处理方式。3真空蒸馏造水机水垢形成的因素水垢的导热系数远比塑料小，当热源面结垢后，传热系数就会大大减小，换热量严重恶化，装置造水能力明显减少，严重时反而逼迫停机以消除水垢。水垢一旦产生，其附着力更强，很难清除，严重制约了设施的正常运转，增加了维修价格。如图2，海水中带有多种盐分，如氯化钠、氯化镁、硫酸钙和硫酸镁等。水垢主要是由海水中这些溶解度较低的脂类沉积在加温面上形成的。海水中浓度较多的氯化钠( NaCl ) ，氯化镁( MgCI：) 和硫酸镁( MgSO。) ，由于它们的溶解度高，且溶解度还随频率的飙升而降低，一般是不易结垢的。蒸馏式海水淡化装置中结垢的主要成份是碳酸钙( Ca—CO，) 、氢氧化镁( Mg( OH) ：) 和硫酸钙( CaSO。) 。他们在水中的溶解度都更低，且随频率的下降而增加。特别是当海水在加温面上沸腾产生长期的气泡时，水蒸发成汽后，水中盐分全部结晶沉淀，所以，气泡所在的加温面上有一圆环形盐结晶，汽泡越大则圆环形盐结晶越大越厚。汽泡脱离加热面后，水只能把圆环形盐结晶中易于解离的盐分再溶解一部分，这样每生成一个汽泡便形成糖垢，加热面上不断产生汽泡，就堆积产生了一层水垢。

2 800C2 400b2 000若1 600嫠1200缝800400图2Ca、Mg化合物的溶出曲线4影响水垢的主要原因海水中上述盐类是否结垢以及水垢的增长速度，主要取决于3个因素，分别是海水的加温温度、盐水的含量、蒸发器加热温度。1) 海水的加温温度。海水的蒸发盐度越高，蒸馏式海水淡化装置的工作压力也越高，加热面上· 29·万方数据2012年第6期 中国修船第25卷的水垢的增长速度就越快。如图3所示，随着频率的提升，海水中上述几种盐类的溶解度都将增加，水中的水垢数量也就逐渐降低。图3水垢成分的溶解度与加温温度及传热温差之间关系海水加热温度虽然影响结垢速度，同时也决定着水垢的成份。实验证实，在室温超过75～77℃时，水垢的主要成份是CaCO，，化学方程式为：2HCO／一co；一+c02+H20co；一十ca“ 叫cac03当气温低于80℃时，水中的CO；一开始使水分解形成OH一，它与M92+结合还会造成Mg( OH) ：水垢，化学方程式为：co}+H20一c02+20H—M92++20H一一Mg(OH)22) 盐水浓度。盐水对脏污的数量和灰尘的成分有较大影响，在相同的工作压力和传热温差下，盐水的含量越大，难溶糖浓度低于溶解度就越多，生成的水垢也越多。

3) 蒸发器加热温度。加热温差应尽可能小，否则将会让受热面附近局部的开水浓度降低，这除了会使结垢数量下降，还容易生成Mg( OH) ：和CaCO，硬垢。综上所述，在使用管理上，应减少被烘烤盐水的湿度、降低盐水的含量、减小传热温差，以避免水垢的生成。’5清除水垢的主要方式，随着装置的使用时间下降，水垢肯定会出现，由于烧蚀会导致加热器传热量减少，使板式造水装置造水量减少，因此要尽快修复水垢。经实践证明，清除水垢比较有效的方式主要有下列几种。1) 冷冲除垢法。冷冲除垢法是应用热胀冷缩的机理进行杀菌。由于水垢和热源板片的膨胀系数不一样，使加热管一热一冷反复多次，在多次热胀冷缩的过程中烘烤管外表面的水垢便能分裂成许多碎片而破裂下来，随着水流排出装置。2) 化学清洗法‘ 2 J 。化学除垢剂也有不少种类，价格非常便宜和腐蚀性较弱的丙醇酸钠溶液，此溶液对硫酸钙水垢有效。3) 机械除垢法。机械除垢法，虽然繁琐，但是更直接有效，其主要操作方法如下。①关闭海水泵进出口阀。注意要点：因为该板式造水机位置较低，为防止海水由舷外压人底座，还要关闭海水排舷外阀。②将板式造水机壳体打开。

注意要点：拆卸密封垫片时，要切记不要用力不均而让其变型。③拆卸蒸发器板片。根据结垢原因分析及拆装实践可知，海水经过的传热面主要存在于蒸发器，水垢主要存在于蒸发器换热面，因此只需拆卸蒸发器板片。在拆解的过程中应留意：拆卸前要对板片螺丝的密封螺纹进行记录，防止在加装时改变原有密封性；在拆卸的同时需要对各板片进行编号，防止安装时发生错位。④对板片表面开裂进行修复。在清理水垢的过程中要切记：用钢丝球、钢刷对板片表面垢体进行修复，为提升去除效率，可将板片在盐水中煮沸半小时后再修复；观察壳体内防锈锌块的锈蚀情况，如果烧蚀过重则需立即替换。⑤安装板式造水机壳体。在加装的过程中要留意：清洁完毕后，要根据编号安装板片，并按螺纹刻度对板片进行紧固；安装组件时应留意受力均匀。6结束语文章从板式造水机产水量降低的现象出发，总结了制约出水量的主要原因，重点分析了板式造水机结垢的成因，并结合实践工作，总结了清除水垢的方式，对消除板式造水机的污垢、保证板式造水装置的高产水量具有指导意义。参考文献[ 1] 周继有．造水机使用水处理剂经济性的探讨[ J ] ．航海技术，201l ( 5) ：56—57．[ 2] 王小梅．浅谈某轮造水机产水量不足的成因及处理方式[ J ] ．南通航运职业技术学院学报，2008，7( 2) ：78—79．收稿日期：2012—08—05· 30·万方数据

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